滞后离散线性定常系统的准滑模变结构控制

研究了滞后离散线性定常系统的准滑模变结构控制问题,给出了滞后离散线性定常系 统的准滑模,理想准滑模,非理想准滑模与准滑模带的概念;还给出了实现准滑模的条件.通过 非奇异线性变换,将上述系统化成了简约型,并给出了变结构控制律的设计方案.利用Lyapunov 函数法,证明了系统准滑模的稳定性.     

考虑终端角度约束的自适应积分滑模制导律

针对机动目标拦截末制导问题,提出一种考虑终端角度约束的自适应积分滑模制导律.首先给出一种有限时间收敛的非线性积分滑模面,采用快速终端滑模设计趋近律;然后设计一种对目标机动加速度上界平方进行估计的自适应律,给出具有光滑特性的自适应积分滑模制导律;最后基于有限时间理论证明闭环系统的有限时间收敛特性,并给出滑模变量、视线角以及视线角速率的收敛域.数值仿真结果验证了所提出设计方案的有效性.     

一类输入受限的不确定非仿射非线性系统二阶动态terminal 滑模控制

针对一类输入受限的不确定非仿射非线性系统跟踪控制问题, 提出一种二阶动态terminal 滑模控制策略. 在不损失模型精度, 并考虑系统输入饱和受限的前提下, 给出一种适用于全局的不确定非仿射非线性系统近似方法. 提出小波小脑模型干扰观测器设计方法, 实现复合扰动的有效逼近. 构造辅助系统分析输入饱和对跟踪误差的影响. 通过构造基于PI 滑模面的terminal 二阶滑模面, 给出二阶动态terminal 滑模控制器设计过程, 克服了传统滑模的抖振问题. 仿真结果验证了所提出方法的有效性.

     

凸胞型不确定系统的变结构控制

讨论了凸胞型不确定系统的变结构控制,利用LMI方法,给出了滑模面存在的充分条件,并且给出了线性滑模面的显式表达式.所设计的变结构控制律不仅能保证系统在有限时间到达滑模面,并且保证受限在滑模面上的降阶等价系统是D_R稳定的.最后,给出一个设计实例来阐明该控制方法的有效性.     

一类带有变时滞的广义切换系统的滑模控制

研究一类具有非匹配不确定性和变时滞的广义切换系统的滑模控制问题.首先,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)技术,针对每个子系统设计对应的积分型滑模面,给出了每个滑动模态方程鲁棒渐近稳定的充分条件;然后,设计了滑模控制器及切换规则,使得闭环系统的状态能够到达滑模面上,产生滑动模态;最后以仿真实例说明了所提出方法的有效性.     

不确定时滞切换系统的鲁棒滑模控制

该文研究了一类具有非匹配不确定性和非线性扰动的时滞切换系统的滑模控制问题.首先,针对每个子系统设计对应的时滞依赖滑模面,利用驻留时间方法,给出了由滑动模态方程组成的切换系统鲁棒渐近稳定的充分条件;然后设计了滑模控制器,使得闭环系统的状态能够到达滑模面上,产生滑动模态.最后,仿真实例说明所提出方法的有效性.     

基于鲁棒自适应滑模观测器的多故障重构

针对一类不确定非线性系统, 基于滑模观测器研究执行器和传感器同时故障时的鲁棒重构问题. 引入线性变换矩阵并添加后置滤波器构建增维系统, 综合??_∞ 控制将鲁棒滑模观测器增益矩阵设计方法, 转化为LMI 约束下的多目标凸优化问题. 在滑模增益中添加了自适应律, 确保状态估计误差渐近稳定, 同时滑模运动经有限时间到达滑模面, 在此基础上给出执行器和传感器故障同时重构算法. 最后通过数值算例表明了所提出方法的有效性.

     

含状态时滞不确定性系统的全滑模控制

针对一类存在状态时滞的不确定性系统,研究了全滑模控制器的设计问题.为了加强和改善系统的稳定性,提出了一种构造积分滑模面的新方法,在传统积分滑模面的基础上增加时滞补偿项,使得整个响应过程对于满足匹配条件的不确定性具有完全的鲁棒性,能够消除趋近阶段,实现全滑模控制.系统地给出了全滑模控制器的设计过程,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出并证明了滑动模态渐近稳定的充分条件.设计的滑模控制律保证了滑模的存在并能有效地克服不确定性的影响,从而实现了全局鲁棒滑模控制.对所提出的控制算法进行了数值仿真,结果表明了该方法的有效性和可行性.     

时滞离散系统的非线性准滑模鲁棒控制

针对一类变时滞离散系统,基于一种新型的非线性时变准滑模面设计方案,研究了系统的鲁棒滑模控制问题.首先,给出了该种非线性切换函数的一般形式,该类准滑模面具有时变的特征,且能够动态地改善系统的运动品质.利用自由权矩阵与线性矩阵不等式技术,给出了该类时滞离散系统非线性准滑模面的设计方法,并得到了稳定的非线性准滑模面存在的充分条件;其次,基于一种改进的离散趋近律方法,设计了相应的准滑模控制器,以保证系统的状态在有限时间内到达准滑模,从而将此类非线性系统的滑模变结构控制的分析与综合问题推广到了时滞非线性系统.最后,仿真结果表明,在本文所设计的准滑模面与准滑模变结构控制器的作用下,系统的状态是稳定的,且具有响应速度快、超调量小、调节时间较小等优点,从而说明了本文所设计方法的有效性.     

滑模控制一类非线性分布式时滞系统

针对一类状态不可测的非线性不确定分布式时滞系统, 给出了系统滑动模态鲁棒渐近稳定的充分条件. 设计了一类滑模观测器, 同时采用线性矩阵不等式的处理方法给出了该观测器存在的充分条件. 再应用滑模控制的趋近率方法和基于观测器所得到的估计状态, 综合了一类滑模控制器. 该控制器同时保证了估计状态下的滑模面和估计误差状态下的滑模面的渐近可达性.     

Fault tolerant sliding mode control for T-S fuzzy stochastic time-delay system via a novel sliding mode observer approach

In this paper, a fault estimation and fault-tolerant control problem for a class of T-S fuzzy stochastic time-delay systems with actuator and sensor faults is investigated. A novel sliding mode observer is proposed, which can simultaneously estimate the system states, actuator and sensor faults with good accuracy. Based on the state and actuator fault estimation, a new sliding mode control scheme is developed, which can effectively eliminate the influence of actuator fault. Sufficient conditions for the existence of the proposed observer and fault-tolerant sliding mode controller are provided in terms of linear matrix inequality, and moreover, the reachability of the sliding mode surface can be guaranteed under the proposed control scheme. The propose sliding mode observer and fault-tolerant sliding mode controller can overcome the restrictive assumption that the input matrix of all local modes is the same. Finally, a numerical example is provided to verify the effectiveness of the proposed sliding mode observer and fault-tolerant sliding mode control technique.     

二阶动态滑模控制在移动机械臂输出跟踪中的应用

针对移动机械臂的输出跟踪问题,结合高阶滑模控制和动态滑模控制的设计思想为其设计了一种二阶动态滑模控制器.首先给出了包括驱动电机动态特性的移动机械臂的简化动态模型,然后通过微分同胚和输入变换将其分解为四个低阶子系统,并给出了其输出跟踪的二阶动态滑模控制器的设计方法.仿真结果表明,所设计的二阶动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振.     

Sliding mode prediction based control algorithm for discrete-time non-linear uncertain coupled systems

By introducing predictive control strategy into the design of sliding mode control (SMC), a novel SMC algorithm for a class of discrete-time non-linear uncertain coupled systems is presented in this paper. To enlighten by the recursive sliding mode approach, a special sliding mode prediction model (SMPM) is created at first. Then taking model mismatch into consideration, the error between the output of SMPM and the practical sliding mode value is used to make feedback correction for SMPM. Applying receding horizon optimization, the desired sliding mode control law which is a non-switching type, is obtained subsequently. The reachability of sliding mode is achieved by making predictive value of sliding mode track the expected sliding mode reference value. Due to feedback correction and receding horizon optimization, the influence of uncertainties can be compensated in time, strong robustness to matched or unmatched uncertainties is possessed. Theoretical analysis proves the closed-loop system is robustly stable, without requiring the known boundaries of uncertainties. Simulation results of a numerical example and a rotational inverted pendulum illustrate the validity of the proposed algorithm.     

一类切换系统基于观测器的滑模降阶控制

针对一类状态不可测的切换系统, 研究了其基于观测器的滑模控制问题. 设计了一类降阶观测器, 并用观测到的状态设计了滑模面函数以及滑模控制器, 使得闭环系统的状态能够到达滑模面上, 产生滑动模态. 并应用Lyapunov函数的方法给出了切换系统的滑动模态可达条件以及确保闭环切换系统渐近稳定的离散切换律. 最后,数值仿真验证了本文所提方法的有效性.     

新型有限时间收敛滑模扩张状态观测器研究

针对一类具有量测噪声的非线性不确定系统,设计了基于新型滑模扩张状态观测器的Terminal滑模控制方案．首先对系统进行两次状态扩张,然后设计一种新型滑模扩张状态观测器,通过采用特殊的滑模面保证观测误差在有限时间内收敛到零．在此基础上,设计Terminal滑模控制器,使系统状态也能在有限时间内收敛到零．严格的理论证明和仿真结果均证明了所设计新型滑模观测器及闭环控制方案的有效性和快速性．     

感应电机高阶终端滑模磁链观测器的研究

提出了基于高阶非奇异终端滑模的感应电机转子磁链观测方法,用于实现感应电机的按转子磁链定向控制. 设计了非奇异终端滑模面及观测器的控制策略,利用所设计的控制策略推导出电机转子磁链信息. 为了抑制常规滑模存在的抖振现象,设计了定子电流观测器的高阶滑模控制律,可将控制信号直接用于电机转子磁链的估计. 较常规滑模观测器,所提方法具有较高的观测精度,并对电机参数变化具有良好的鲁棒性.仿真结果验证了方法的有效性.     

Robust control of robotic manipulators based on integral sliding mode

For rigid body robot manipulators, the computed torque approach provides asymptotic stability for tracking control tasks. However, the state dependent matrices needed to complete the computed torque algorithm are normally unknown and possibly too complex for a real-time implementation. This paper proposes a simple controller with computed-torque-like structure enhanced by integral sliding mode, having pole-placement capability. For the reduction of the chattering effect generated by the sliding mode part, the integral sliding mode is posed as a perturbation estimator with quasi-continuous control action provided by an additional low-pass filter. The time-constant of the latter tunes the controller functionality between the perturbation compensation and a pure integral sliding mode control, as well as between chattering reduction and system robustness. A comparative simulation study between conventional sliding mode control, integral sliding mode control, and integral sliding mode in form of a perturbation estimator for a two-link robot arm validates the proposed design.